2-(2-羥基苯亞胺基)-6-哌嗪基-1H-苯并異喹啉-1，3-二酮的合成

王華，黃昌凌，吳峰志，呂敬松

（1.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，a.化學(xué)工程學(xué)院，b.貴州省應(yīng)用化學(xué)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 畢節(jié) 551700）

2-(2-羥基苯亞胺基)-6-哌嗪基-1H-苯并異喹啉-1，3-二酮的合成

王華1a,b，黃昌凌1a,b，吳峰志1a,b，呂敬松1a,b

（1.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，a.化學(xué)工程學(xué)院，b.貴州省應(yīng)用化學(xué)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 畢節(jié) 551700）

西弗堿結(jié)構(gòu)是重要的功能性片段，含有這類(lèi)結(jié)構(gòu)片段的化合物顯示出有價(jià)值的實(shí)際應(yīng)用。以便宜易得的4-溴-1，8-萘酐為起始原料，與水合肼反應(yīng)生成萘酰亞胺，再與水楊醛反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物2-(2-羥基苯亞胺基)-6-哌嗪基-1H-苯并異喹啉-1，3-二酮。其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁氫譜證實(shí)。

西弗堿；萘酰亞胺；結(jié)構(gòu)

將兩個(gè)功能性的有機(jī)分子片段連接起來(lái)，可能構(gòu)筑兼具兩個(gè)功能性片段或加強(qiáng)、優(yōu)化某一片段性質(zhì)的化合物，已成為材料化學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。1，8-萘酰亞胺類(lèi)化合物含有兩個(gè)拉電子的羰基，具有平面剛性共軛結(jié)構(gòu)，該類(lèi)化合物光、熱以及化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)良，而又兼具顏色鮮艷、熒光強(qiáng)烈和結(jié)構(gòu)易于修飾等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于熒光增白劑、[1]熒光染料、[2]化學(xué)熒光探針、[3]電致發(fā)光、[4]太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器、[5]有機(jī)光導(dǎo)材料[6]及激光染料[7]等領(lǐng)域。席夫堿是一類(lèi)含有碳氮雙鍵官能團(tuán)的有機(jī)化合物，含有這類(lèi)結(jié)構(gòu)片段的化合物具有顯著的生物活性，在應(yīng)用中表現(xiàn)出較高的實(shí)用價(jià)值，在醫(yī)藥領(lǐng)域、[8-9]催化領(lǐng)域、[10]材料領(lǐng)域[11]及分析化學(xué)領(lǐng)域[12]有著廣泛的應(yīng)用。

結(jié)合1，8-萘酰亞胺優(yōu)良的熒光特性和席夫堿片段的金屬絡(luò)合能力，設(shè)計(jì)將1，8-萘酰亞胺和席夫堿兩個(gè)功能性片段連接起來(lái)，得到全新結(jié)構(gòu)的功能有機(jī)分子。以便宜易得的4-溴-1，8-萘酐為起始原料，與水合肼反應(yīng)生成萘酰亞胺，再與水楊醛反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物2-(2-羥基苯亞胺基)-6-哌嗪基-1H-苯并異喹啉-1，3-二酮（WH-1），目標(biāo)化合物的合成路線如圖1。

圖1 化合物WH-1的合成路線

目標(biāo)化合物的生成為親和核加成消除機(jī)理，即化合物2的氨基與水楊醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，然后發(fā)生氫遷移，進(jìn)一步分子內(nèi)脫去一分子水，形成席夫堿結(jié)構(gòu)的過(guò)程。后續(xù)的研究如結(jié)構(gòu)改進(jìn)、熒光性質(zhì)試驗(yàn)等尚在進(jìn)行中。

1 試劑與儀器

條件：I)80%水合肼，乙醇，常溫，過(guò)夜。

II)哌嗪，乙二醇單甲醚，回流。

III)水楊醛，甲苯，80℃。實(shí)驗(yàn)所需的試劑及儀器如下：

表1 試劑與溶劑

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 中間體1的合成

于1000mL燒杯中，加入4-溴-1，8-萘二甲酸酐(20 g，約7.22mmol)、乙醇(400mL)，攪拌下滴入水合肼(20.00mL，過(guò)量)，約1 h內(nèi)滴完，并在常溫下不斷攪拌反應(yīng)約24 h(TLC監(jiān)控終點(diǎn))。反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液過(guò)濾，固體用水洗滌至濾液無(wú)色，再用無(wú)水乙醇洗滌多次，烘干。粗產(chǎn)品用氯仿提取，合并提取液，去除溶劑，干燥后得金黃色4-溴-1，8-萘酰亞胺，熔點(diǎn)263-265℃，與文獻(xiàn)描述一致。[13]

2.2 中間體2的合成

于100mL三頸燒瓶中加入4-溴-1，8-萘酰亞胺(2 g，6.87mmol)，乙二醇單甲醚(7mL，溶劑)，哌嗪(1.2 g，13.46mmol)，放入攪拌子，在油浴中加熱回流大約1.5 h(TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)終點(diǎn))。反應(yīng)結(jié)束將產(chǎn)物趁熱倒入盛有冰水的燒杯中，待冰未完全融化抽濾，得磚黃色粉末(1.8 g)，熔點(diǎn)185-187℃，產(chǎn)率：88.41%。1H NMR(300 MHz，DMSO-d6)8.61(t，2H，J=7.3 Hz，Naph-H)，8.37(d，1H，J=7.9 Hz，Naph-H)，8.26(d，1H，J=7.9Hz，Naph-H)，8.05(m，1H，Naph-H)，3.20–3.47(m，10H，C H2)ppm.

2.3 化合物WH-1的合成

于50mL單頸燒瓶中加入哌嗪萘酰亞胺(0.2 g，0.67mmol)，乙二醇單甲醚(5mL)，水楊醛(0.1mL，1.35mmol)，放入攪拌子，控制溫度120℃，在攪拌狀態(tài)下在油浴中回流3 h，以TLC檢測(cè)反應(yīng)終點(diǎn)，反應(yīng)結(jié)束后得到黃色溶液，將產(chǎn)物冷卻后倒入布氏漏斗中抽濾，烘干得到黃色固體0.2 g，熔點(diǎn)197-199℃，產(chǎn)率：74%。1H NMR(300MHz，DMSO-d6)δ10.95(s，1H，O H)，9.00(s，1H，N=C H)，8.60(t，2H，J=7.3 Hz，Naph-H)，8.38(d，1H，J=7.9 Hz，Naph-H)，8.26(d，1H，J=7.9 Hz，Naph-H)，8.06–8.00(m，1H，Naph-H)，7.85(d，1H，J=7.7 Hz，Ph-H)，7.53–7.46(m，1H，Ph-H)，7.04(dd，2H，J=7.9，3.2 Hz，Ph-H) 3.21–3.47(m，10H，C H2)ppm.

3 結(jié)果與討論

3.1 西弗堿結(jié)構(gòu)是重要的功能性片段，含有這類(lèi)結(jié)構(gòu)片段的化合物顯示出有價(jià)值的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)以便宜易得的4-溴-1，8-萘酐為起始原料，與水合肼反應(yīng)生成萘酰亞胺，再與水楊醛反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物2-(2-羥基苯亞胺基)-6-哌嗪基-1H-苯并異喹啉-1，3-二酮，其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁氫譜證實(shí)，后續(xù)的研究如結(jié)構(gòu)改進(jìn)、熒光性質(zhì)試驗(yàn)等尚在進(jìn)行中。

3.2 合成中間體1是關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)體系需要進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，連續(xù)反應(yīng)24 h左右，且水合肼應(yīng)緩慢滴加到反應(yīng)體系，滴加速率大約保持在10mL/h，防止沉淀過(guò)快產(chǎn)生，使沉淀附著在原料上，不利于反應(yīng)的進(jìn)行，使產(chǎn)率過(guò)低。合成中間體1的合成時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意做好控制，以保證產(chǎn)物純度及產(chǎn)率。

3.3 反應(yīng)終點(diǎn)的監(jiān)控方法為薄層色譜法，進(jìn)行薄層板點(diǎn)樣時(shí)，薄層板上的固定相須分布均勻、致密，應(yīng)選擇合適的展開(kāi)劑，展開(kāi)劑對(duì)被分離物質(zhì)既要有適當(dāng)?shù)倪x擇性，又要能使被分離物質(zhì)溶解。點(diǎn)樣用的毛細(xì)管管口要平整，切忌損傷薄層表面，否則會(huì)造成展開(kāi)不均，還應(yīng)選擇與薄層板相適應(yīng)的透明且有蓋的展開(kāi)缸，以利于觀察。由于展開(kāi)劑一般易揮發(fā)、有毒，故操作時(shí)須注意保持距離，且展開(kāi)缸應(yīng)置于通風(fēng)廚中。

3.4 在4-溴-1，8-萘酰亞胺與哌嗪反應(yīng)，用薄層色譜(TLC)跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用展開(kāi)劑CHCl3，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物點(diǎn)樣，展開(kāi)。在三用紫外儀觀察產(chǎn)物點(diǎn)板上的分離情況，發(fā)現(xiàn)分離狀態(tài)不好，為改進(jìn)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，向盛有CHCl3的燒杯中加2滴甲醇，混勻，分離效果很好。查閱資料可知，適當(dāng)增加展開(kāi)劑極性大小，有利于確定反應(yīng)是否結(jié)束。在點(diǎn)板過(guò)程中若層析板展開(kāi)不明顯，可能是展開(kāi)劑極性不夠，可滴加甲醇增大極性，如果觀察到層析板上有明顯的拖尾現(xiàn)象，可能是由于點(diǎn)板溶液濃度過(guò)高造成的。

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Synthesisof2-(2-hydroxybenzylideneam ino)-6-(piperazin-1-yl)-1H-benzo[de]isoquinoline-1, 3(2H)-dione

WANGHua,HUANGChang-ling,WU Feng-zhi,LV Jing-song
(Guizhou University ofEngineering Science,a.SchoolofChemical Engineering, b.Guizhou key Laboratory of Applied Chemistry,Bijie,Guizhou 551700,China)

Schiffbases compounds have been found to reveala variety of valuable practicalapplications. Commercially available 4-bromo-1,8-naphthalic anhydridewas treated by hydrazine hydrate to give intermediate N-amino-naphthalimide.The latter were reacted with salicylaldehyde to afford 2-(2-hydroxybenzylideneamino)-6-(piperazin-1-yl)-1H-benzo[de]isoquinoline-1,3(2H)-dione.This new compound was identified by spectra.

Naphthalimide;Schiff Base;Stucture

B84

A

2096-0239（2016）06-0153-04

（責(zé)編：任秀秀 責(zé)校：明茂修）

2016-07-01

貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2015年實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金“萘酰亞胺人工陽(yáng)離子探針的合成及識(shí)別研究”，項(xiàng)目編號(hào):貴工程教O(píng)LFNo.（2015）120018。

王華（1991-），男，貴州六盤(pán)水人，貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院學(xué)生。研究方向：有機(jī)合成。

呂敬松（1979-），男，貴州畢節(jié)人，貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院副教授。研究方向：有機(jī)合成。